Os meios pelos quais as células de um ser vivo extraem energia das ligações em moléculas orgânicas dependem do tipo de organismo que está sendo estudado.
Procariontes (os domínios Bacteria e Archaea) são limitados à respiração anaeróbica porque não podem fazer uso de oxigênio. Eucariotos (o domínio Eukaryota, que inclui animais, plantas, protisis e fungos) incorporam oxigênio em seus processos metabólicos e, como resultado, pode obter muito mais trifosfato de adenosina (ATP) por molécula de combustível que entra no sistema.
Todas as células, no entanto, fazem uso da série de dez etapas de reações conhecidas coletivamente como glicolise. Em procariontes, esse é geralmente o único meio de obter ATP, a chamada "moeda de energia" de todas as células.
Em eucariotos, é a primeira etapa da respiração celular, que também inclui duas vias aeróbias: a ciclo de Krebs e a cadeia de transporte de elétrons.
Reação da glicólise
O produto final combinado da glicólise são duas moléculas de piruvato por molécula de glicose que entram no processo, mais duas moléculas de ATP e duas de NADH, um chamado transportador de elétrons de alta energia.
A reação líquida completa da glicólise é:
C6H12O6 + 2 NAD+ + 2 ADP + 2 P → 2 CH3(C = O) COOH + 2 ATP + 2 NADH + 2 H+
O rótulo "rede" é fundamental aqui, porque, na realidade, dois ATP são necessários na primeira parte da glicólise para criar as condições necessárias para a segunda parte, na qual quatro ATPs são gerados para trazer o balanço geral para um mais-dois na coluna ATP.
Etapas da glicólise
Cada etapa da glicólise é catalisada por uma enzima específica, como é habitual em todas as reações metabólicas celulares. Não apenas cada reação é influenciada por uma enzima, mas cada enzima envolvida é específica para a reação em questão. Portanto, existe uma relação enzima-reagente um-para-um.
A glicólise é normalmente dividida em duas fases que indicam o fluxo de energia envolvido.
Fase de investimento: As primeiras quatro reações da glicólise incluem a fosforilação da glicose depois que ela entra no citoplasma da célula; o rearranjo desta molécula em outro açúcar de seis carbonos (frutose); a fosforilação desta molécula em um carbono diferente para produzir um composto com dois grupos fosfato; a divisão desta molécula em um par de intermediários de três carbonos, cada um com seu próprio grupo fosfato ligado.
Fase de recompensa: Um dos dois compostos de três carbonos contendo fosfato criados na divisão de frutose-1,6-bifosfato, fosfato de dihidroxiacetona (DHAP), é convertido no outro, gliceraldeído-3-fosfato (G3P), o que significa que existem duas moléculas de G3P nesta fase para cada molécula de glicose que entra glicolise.
Em seguida, essas moléculas são fosforiladas e, nas próximas etapas, os fosfatos são removidos e usados para criar ATP à medida que as moléculas de três carbonos são reorganizadas em piruvato. Ao longo do caminho, dois NADH são gerados a partir do NAD+, um por molécula de três carbonos.
Assim, a reação líquida acima é satisfeita e agora você pode responder com segurança à pergunta: "No final da glicólise, quais moléculas são obtidas?"
Depois da glicólise
Na presença de oxigênio nas células eucarióticas, o piruvato é transportado para as organelas chamadas mitocôndria, que são tudo sobre respiração aeróbica. O piruvato é destituído de um carbono, que sai do processo na forma de dióxido de carbono (CO2), e deixado para trás como actetil coenzima A.
Ciclo de Krebs: Na matriz mitocondrial, o acetil CoA se combina com o composto oxaloacetato de quatro carbonos para produzir a molécula de citrato de seis carbonos. Esta molécula é reduzida a oxaloacetato, com a perda de dois CO2 e o ganho de um ATP, três NADH e um FADH2 (outro portador de elétrons) por volta do ciclo.
Isso significa que você precisa dobrar esses números para contabilizar o fato de que dois acetil CoA entram no ciclo de Krebs por molécula de glicose que entra na glicólise.
Cadeia de transporte de elétrons: Nessas reações, que ocorrem na membrana mitocondrial, os átomos de hidrogênio (elétrons) dos supracitados portadores de elétrons são retiradas de suas moléculas transportadoras usadas para conduzir a síntese de uma grande quantidade de ATP, cerca de 32 a 34 por glicose "a montante" molécula.